专利名称：可生物降解的塑料制品及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种多降解功能的塑料制品及其制造方法。
现有的塑料制品，由于经济实用、易于加工，应用十分广泛。但传统的合成望料由于其本身的性质难以为生物所降解。即不会霉变腐烂。因此，塑料垃圾的污染问题日益严重，引起了全世界的关注。
在现有的不能为生物所降解的合成高分子材料中加入一定比例的、能为生物所降解的天然高分子材料，如淀粉、纤维素、蛋白质、甲壳质等，所得的产品就能被生物所降解。但这类天然高分子材料都是高度亲水的，而常用的合成高分子材料都是高度疏水的。两者之间相容性极差，共混后机械强度大大下降。为了增加相容性各国科学家曾采用过许多方法例如使淀粉硅烷化或者使之与异氰酸酯处理；或者在淀粉上接枝共聚一层丙烯酸酯或醋酸乙烯酯，但这些方法有的相当昂贵，有的效果不佳，看来改性后的淀粉疏水性仍然不足。
我们将淀粉或含大量淀粉的粮食原粉经疏水化处理而得到高疏水性淀粉质材料。其疏水性大为改善，与合成高分子相容性较好。为了改进它的光降解性和化学催化降解性能，我们还加入了脂肪酸酯、改性剂和氢化促进剂以及一些其它添加剂。其主要成分为(重量比)合成高分子材料40-88％高疏水性淀粉质材料10-40％脂肪酸酯 0.5-5％改性剂0-5氢化促进剂0-0.5％我们所用的合成高分子材料有聚乙烯(包括高密度与低密度聚乙烯)、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯。我们所用的高疏水性淀粉质材料是用玉米淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉、小麦淀粉和大米淀粉，以及主要成分为淀粉的粮食原粉如玉米粉、大米粉、小麦粉经流水化处理而得的疏水性很好的产物。
我们所用的脂肪酸酯是C12-C22的饱和或不饱和脂肪酸的甲酯、乙酯、甘油单酯、甘油三酯、各种天然植物油及其加氢产物、卵磷脂以及它们中两种或多种的混合物。
我们所用的改性剂是有机过氧化合物。如过氧苯甲酸、双过氧邻二甲酸、过氧化二苯甲酰和过氧化氢异丙苯等。
我们所用的氧化促进剂是锰、铁、锌、钴的硬脂酸盐、油酸盐或环烷酸盐。除了上述主要成份外，组成中有时还有常用的润滑剂、脱模剂以及含硼化合物等其它助剂。
根据需要还可在上述组成中再加入填料、增望剂和着色剂，这些成分的量未计入上述的配比中。
本发明的产品可以是无色或接近无色的半透明状，也可根据需要加入填料和着色剂来改变其颜色和透明度。随着成分的改变它可以是柔软而有良好弹性的薄膜，也可以制成具有固定形状的器皿或管、棒、板等型材。
本发明的产品在较干燥且无阳光直射的条件下可以反复使用而强度基本不变。一旦丢弃而与湿润的土壤接触就会先发生霉变、继而破碎，终于完全分解而消失，且不生成任何有害成分。如果不接触湿润的土壤而是在日光下曝晒也会慢慢地降解。因此，无论在地上或地下它都不会造成污染。
本发明的产品还有一个优点是无毒，所以其制品可用于食品包装。
以下结合实施例对本发明的技术作进一步的说明，但本发明的不仅限于下列实施例而应以权利要求书为准。例1聚低密度聚乙烯11公斤，高疏水性玉米淀粉11公斤，棉籽油500克，卵磷脂100克，硬脂酸锌100克，石腊1公斤，甘油400克，硬脂酸100克，硼砂10克混合。先用高速搅拌机在常温搅拌15分钟。将此混合料转入双螺杆挤出机中造粒螺杆长(L)径(D)比即L/D＝25/1～30/1螺杆转速200～250rpm温度130～180℃压力30—70kg/cm2在上述条件下挤出、热切、风冷即得2.5毫米大小的粒料，即为母料。
取此母料1公斤加入低密度聚乙烯2公斤。用双螺杆注塑机注塑成杯。模头温度为130℃。此望料杯含高疏水性淀粉15.2％。将此杯埋在潮湿的土中两星期后，其表面的大部分长了霉斑。例2取例1的母料2公斤，加入低密度聚乙烯1公斤。用双螺杆注塑机注塑成杯。模头温度130℃。此杯含高疏水玉米淀粉30.3％。埋在湿润的土壤中两周后，几乎全部表面长满霉斑。例3取聚丙烯6公斤，高疏水性土豆淀粉1.5公斤，氢化油200克，硬脂酸锰10克，石腊200克，硬脂酸50克，硼砂30克和滑石粉1.5公斤，放入高速搅拌机中在130℃条件下高搅20—30分钟，稍冷按前述条件，用双螺杆挤出机制成2.5毫米的颗粒料—母料。用此颗粒以单螺杆注塑机制成饭盒。此产品含高疏水性淀粉材料15.8％，具有较强的硬度。埋在湿润的土壤中两星期后，表面的大部分长了霉班。例4取聚苯乙烯2公斤，高疏水性大米粉800克，精制豆油100克，卵磷脂20克，过苯甲酸50克，及环烷酸铁5克，在高速搅拌机中搅拌30分钟，温度达到130℃时，稍冷按前述方法用双螺杆挤出机制成约2.5毫米的颗粒料—母料。
用此颗粒用注塑机制成盘子。将此盘埋在润湿的土壤中两星期后表面大部分长了霉斑。八个月后已破碎，碎片成黑色。另外放置在室外的盘子八个月后也破碎，碎片成灰色，一碰就碎，不再有机械强度。例5取高密度聚乙烯8.6公斤，高疏水性小麦淀粉1.2公斤，菜籽油50克，硬脂酸10克，环烷酸锰10克，在高速搅拌机中于130-140℃搅拌30分钟。销冷转入挤出机中于170℃挤出造粒。风冷热切约2毫米的颗粒料。用此颗粒料在普通吹制成厚度为25微米的膜。经测试其纵向拉伸强度为15MPa，纵向断裂伸长率为130％；横向拉伸强度为11MPa，横向断裂伸长率为520％。埋在湿润的土壤中两星期后，霉斑面积占总面积的48％。六个月后，仅能找到一些小残片。例6取低密度聚乙烯8.13公斤，高疏水性玉米淀粉1.6公斤，硬脂酸甲酯100克，卵磷脂20克，环烷酸钴20克，石腊80克，硬脂酸20克，硼砂10克。在高速搅拌机中温度达130℃，稍冷，转入挤出机中，按上述挤出条件制成约2毫米大小的颗粒料—母料。用此颗粒料在普通吹膜上吹制成厚25微米的膜。测得其纵向拉伸强度为12MPa，纵向断裂伸长率为110％，横向拉伸强度为10MPa，横向断裂伸长率为370％。埋在湿润的土壤中两星期后，霉斑面积占总表面积的68％，六个月后完全消失。
本发明的优点是1.本发明制得的产品能为生物所降解，化学降解，也能在强光下慢慢分解。解决了现有塑料的环境污染问题。
2.性能优良，能耐沸水，耐低温，又无毒，应用很广泛。
3.原材料来源丰富，价格低廉，制造工艺简单，有很高的经济效益和社会效益。
权利要求
1.一种被微生物、紫外光、化学催化剂所降解的塑料制品，其特征在于，它的主要成分为合成高分子材料、高疏水性淀粉质材料、脂肪酸酯、改性剂和氧化促进剂。它们的重量百分比为合成高分子材料40-88％高疏水性淀粉质材料10-40％脂肪族聚酯0.5-5％改性剂0.0-5％氧化促进剂0.0-0.5％
2.一种如权利要求1所述的塑料制品，其特征在于在润湿的土壤中能被微生物所降解先发生霉变，继而破碎，最终完全消失于环境中。同时也能在强光照耀下慢慢分解。所以对环境无污染。
3.一种如权利要求1所述的塑料制品，其特征在于所用的合成高分子材料为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚氯乙烯等。
4.一种如权利要求1所述的塑料制品，其特征在于所用的高疏水性淀粉质材料，为各种不同来源的淀粉或以淀粉为主要成分的粮食原粉，经疏水化处理而得的产物。
5.一种如权利要求1所述的塑料制品，其特征在于所用的脂肪族酯为C12-C22的饱和或不饱和脂肪酸的甲酯、乙酯、甘油单酯、甘油三酯，天然植物油或其加氢产物，卵磷酯以及它们中两种或多种的混合物。
6.一种如权利要求1所述的塑料制品，其特征在于其改性剂为有机过氧化合物，如过氧苯甲酸、双过氧邻苯二甲酸、过氧化二苯甲酰、异丙苯过氧化氢及其混合物。
7.一种如权利要求1所述的塑料制品，其特征在于其中的氧化促进剂为铁、锰、锌、钴的硬脂酸盐、油酸盐或环烷酸盐。
8.一种如权利要求1所述的塑料制品，其特征在于先将组成原料按比例混合，然后用双螺杆挤出机、造粒制成母料。再将母料与一定比例的合成高分子混合后，用吹塑、注塑、挤出、压延、压膜、真空成型等方法加工成所需形状的塑料制品，或具有各式用途的薄膜产品。
全文摘要
本发明涉及一种新型塑料制品及其制造方法,它的主要成分为合成高分子,高疏水性淀粉质材料、脂肪酸酯、改性剂及氧化促进剂等。将上述组成及其它辅助材料混合,熔融挤出造粒,再用吹塑、压延、真空成型等方法加工成各种形状的产品或薄膜。本发明产品无毒,可用于农膜、食品及其它包装材料。本产品用后丢弃于自然环境中,能为日光、水、土壤中微生物所降解,克服了现有塑料垃圾引起的环境污染问题。
文档编号C08L101/00GK1173515SQ9611090
公开日1998年2月18日 申请日期1996年8月13日 优先权日1996年8月13日
发明者柏柳青 申请人:柏柳青, 沈雨生